ABOUT THE SPEAKER
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots.

Why you should listen

Robots today rely on rigid components and electric motors that use metal and magnets, making them heavy, unsafe near humans, expensive and ill-suited for unpredictable environments. Nature, in contrast, makes extensive use of soft materials such as muscles and skin and has produced organisms that drastically outperform robots in terms of agility, dexterity and adaptability. Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, using an interdisciplinary approach that synergizes concepts from soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to introduce intelligent materials systems for a new generation of life-like robots.

A major theme of Keplinger's research is the development of new classes of actuators -- a key component of all robotic systems -- that replicate the sweeping success of biological muscle, a masterpiece of evolution. He is the principal inventor of HASEL artificial muscles, a new class of high-performance muscle-mimetic actuators for use in next-generation robots that replicate the vast capabilities of biological systems. In 2018 he cofounded Artimus Robotics to commercialize the technology.

Originally from Austria, Keplinger studied physics at the Johannes Kepler University Linz before moving to the US to research mechanics and chemistry at Harvard. He is an assistant professor of mechanical engineering and a fellow of the Materials Science and Engineering Program at the University of Colorado Boulder, where he leads a highly interdisciplinary research group that works on soft robotics, energy harvesting and functional polymers. His work has been published in Science Magazine, among others, and highlighted in popular outlets such as National Geographic. Keplinger he has received prestigious awards including a 2017 Packard Fellowship for Science and Engineering.

More profile about the speaker
Christoph Keplinger | Speaker | TED.com
TEDxMileHigh

Christoph Keplinger: The artificial muscles that will power robots of the future

克里斯多夫凱普林格: 驅動未來機器人的人造肌肉

Filmed:
452,936 views

機器人的大腦越來越聰明,但它們的身體還是很沉重、不靈巧。機械工程師克里斯多夫凱普林格在設計新一代的軟性又靈活的機器人,靈感來自於演化的傑作:生物肌肉。來看看這些「人造肌肉」如何跟真的肌肉一樣延展和收縮,還能達到超過人類的速度;以及它們能如何讓義肢變得比人類的四肢更強壯、更有效率。
- Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:13
In 2015, 25 teams球隊 from around the world世界
0
1125
3893
2015 年,全世界的二十五個團隊
00:17
competed競爭 to build建立 robots機器人
for disaster災害 response響應
1
5042
2726
比賽建造災害應變機器人,
00:19
that could perform演出 a number of tasks任務,
2
7792
1851
機器人必須要能做幾項工作,
00:21
such這樣 as using運用 a power功率 tool工具,
3
9667
1642
比如,使用電動工具、
00:23
working加工 on uneven不均勻的 terrain地形
4
11333
1685
在不平坦的地形上工作,
00:25
and driving主動 a car汽車.
5
13042
1250
以及開車。
00:27
That all sounds聲音 impressive有聲有色, and it is,
6
15292
2041
這些聽起來都很讓人欽佩,的確,
00:30
but look at the body身體
of the winning勝利 robot機器人, HUBO胡博.
7
18458
2792
但,看看得獎機器人
HUBO 的身體。
00:34
Here, HUBO胡博 is trying to get out of a car汽車,
8
22208
2310
這裡,HUBO 在試圖下車,
00:36
and keep in mind心神,
9
24542
1726
別忘了,
00:38
the video視頻 is sped加快 up three times.
10
26292
1767
影片已經是用三倍速播放。
00:40
(Laughter笑聲)
11
28083
3625
(笑聲)
00:44
HUBO胡博, from team球隊 KAIST凱斯特 out of Korea韓國,
is a state-of-the-art最先進的 robot機器人
12
32750
2976
HUBO 是韓國團隊 KAIST
打造的最先進機器人,
00:47
with impressive有聲有色 capabilities功能,
13
35750
1768
它的能力讓人印象深刻,
00:49
but this body身體 doesn't look
all that different不同
14
37542
2142
但它的身體看起來仍很像
我們幾十年前看到的機器人。
00:51
from robots機器人 we've我們已經 seen看到 a few少數 decades幾十年 ago.
15
39708
1953
00:54
If you look at the other robots機器人
in the competition競爭,
16
42625
2417
如果你們去看看
比賽中的其他機器人,
00:58
their movements運動 also still look,
well, very robotic機器人.
17
46000
3101
它們的動作看起來仍然,
嗯,非常像機器人。
01:01
Their bodies身體 are complex複雜
mechanical機械 structures結構
18
49125
2226
它們的身體是複雜的機械結構,
01:03
using運用 rigid死板 materials物料
19
51375
1601
用的是堅硬的材料,
01:05
such這樣 as metal金屬 and traditional傳統
rigid死板 electric電動 motors馬達.
20
53000
3601
比如金屬及傳統的剛性電動馬達。
它們的設計理念肯定不是低成本,
01:08
They certainly當然 weren't designed設計
21
56625
1601
01:10
to be low-cost低成本, safe安全 near people
22
58250
3059
不是為了在人類身邊很安全,
或適應不可預測的困難。
01:13
and adaptable適應性強 to unpredictable不可預料的 challenges挑戰.
23
61333
2851
01:16
We've我們已經 made製作 good progress進展
with the brains大腦 of robots機器人,
24
64208
2768
我們對機器人的大腦有很好的進展,
01:19
but their bodies身體 are still primitive原始.
25
67000
1792
但它們的身體仍然很原始。
01:22
This is my daughter女兒 Nadia納迪亞.
26
70625
2018
這位是我女兒娜迪雅。
01:24
She's only five years年份 old
27
72667
1726
她才五歲,
01:26
and she can get out of the car汽車
way faster更快 than HUBO胡博.
28
74417
2476
她下車的速度都比 HUBO 快。
01:28
(Laughter笑聲)
29
76917
1767
(笑聲)
01:30
She can also swing搖擺 around
on monkey bars酒吧 with ease緩解,
30
78708
2393
她還可以輕鬆在兒童
攀爬的猴架上盪來盪去,
01:33
much better than any current當前
human-like類人 robot機器人 could do.
31
81125
3143
任何人形機器人都沒她做得好。
01:36
In contrast對比 to HUBO胡博,
32
84292
1351
相對於 HUBO,
01:37
the human人的 body身體 makes品牌 extensive廣泛 use
of soft柔軟的 and deformable變形 materials物料
33
85667
3726
人類的身體大量使用
軟性且可變形的材料,
01:41
such這樣 as muscle肌肉 and skin皮膚.
34
89417
1934
像是肌肉和皮膚。
01:43
We need a new generation of robot機器人 bodies身體
35
91375
2351
我們需要一種
新世代的機器人身體,
01:45
that is inspired啟發 by the elegance優雅,
efficiency效率 and by the soft柔軟的 materials物料
36
93750
4101
採用自然界中優雅、有效率,
以及使用軟性材料的設計。
01:49
of the designs設計 found發現 in nature性質.
37
97875
1542
01:52
And indeed確實, this has become成為
the key idea理念 of a new field領域 of research研究
38
100292
4226
這個想法已經成了一個
新研究領域的核心概念,
01:56
called soft柔軟的 robotics機器人.
39
104542
1934
這領域叫做「軟性機器人學」。
01:58
My research研究 group
and collaborators合作者 around the world世界
40
106500
2893
我的研究團隊和全世界的合作夥伴
02:01
are using運用 soft柔軟的 components組件
inspired啟發 by muscle肌肉 and skin皮膚
41
109417
3642
採用的軟性元件,
靈感來自肌肉和皮膚,
02:05
to build建立 robots機器人 with agility敏捷 and dexterity靈巧
42
113083
2810
用這些元件打造的機器人,
在敏捷度和靈巧度上,
02:07
that comes closer接近 and closer接近
43
115917
1642
會越來越接近
02:09
to the astonishing驚人 capabilities功能
of the organisms生物 found發現 in nature性質.
44
117583
3292
大自然中的有機體
所擁有的驚人能力。
02:14
I've always been particularly尤其 inspired啟發
by biological生物 muscle肌肉.
45
122458
3685
生物肌肉總是特別讓我有靈感。
02:18
Now, that's not surprising奇怪.
46
126167
2142
那並不讓人意外。
02:20
I'm also Austrian, and I know that I sound聲音
a bit like Arnie阿尼, the Terminator終結者.
47
128333
3601
我也是奧地利人,我知道我的口音
有點像阿諾,魔鬼終結者。
02:23
(Laughter笑聲)
48
131958
3018
(笑聲)
02:27
Biological生物 muscle肌肉
is a true真正 masterpiece傑作 of evolution演化.
49
135000
2976
生物肌肉是演化中的真正傑作。
02:30
It can heal癒合 after damage損傷
50
138000
1559
在受傷之後它會復元,
02:31
and it's tightly緊緊 integrated集成
with sensory感覺的 neurons神經元
51
139583
2435
且它和感官神經元密切整合,
02:34
for feedback反饋 on motion運動
and the environment環境.
52
142042
2125
以便得到動作
和環境的回饋資訊。
02:37
It can contract合同 fast快速 enough足夠
to power功率 the high-speed高速 wings翅膀
53
145083
2893
肌肉可以快速收縮,
讓蜂鳥的翅膀以高速拍打;
02:40
of a hummingbird蜂鳥;
54
148000
1268
02:41
it can grow增長 strong強大 enough足夠
to move移動 an elephant;
55
149292
2684
它可以成長到非常強壯,
讓大象能夠移動;
02:44
and it's adaptable適應性強 enough足夠
to be used in the extremely非常 versatile多才多藝 arms武器
56
152000
3559
它的適應力好到可以被用在
非常多變化的章魚觸手上,
02:47
of an octopus章魚,
57
155583
1310
02:48
an animal動物 that can squeeze
its entire整個 body身體 through通過 tiny holes.
58
156917
3333
章魚可以讓它的身體
擠壓穿過小小的洞。
02:53
Actuators磁碟機 are for robots機器人
what muscles肌肉 are for animals動物:
59
161250
3893
機器人的促動器
就像是動物的肌肉:
02:57
key components組件 of the body身體
60
165167
1851
是組成身體的關鍵元件,
02:59
that enable啟用 movement運動
and interaction相互作用 with the world世界.
61
167042
2541
讓身體可以移動,
和世界進行互動。
03:02
So if we could build建立 soft柔軟的 actuators執行器,
62
170667
2476
所以,如果我們能
打造出軟性促動器,
03:05
or artificial人造 muscles肌肉,
63
173167
1434
或人造肌肉,
03:06
that are as versatile多才多藝, adaptable適應性強
64
174625
1601
且多變化、適應力強,
03:08
and could have the same相同 performance性能
as the real真實 thing,
65
176250
2559
能和真實的肌肉有同樣的表現,
03:10
we could build建立 almost幾乎 any type類型 of robot機器人
66
178833
1935
那麼就能打造幾乎
任何種類的機器人 ,
03:12
for almost幾乎 any type類型 of use.
67
180792
1375
應用在幾乎任何用途上。
03:15
Not surprisingly出奇,
people have tried試著 for many許多 decades幾十年
68
183167
3184
不意外,數十年來人們都在嘗試
03:18
to replicate複製 the astonishing驚人
capabilities功能 of muscle肌肉,
69
186375
2893
複製肌肉的驚人能力,
03:21
but it's been really hard.
70
189292
1333
但這非常困難。
03:24
About 10 years年份 ago,
71
192583
1476
大約十年前,
03:26
when I did my PhD博士 back in Austria奧地利,
72
194083
2726
當我在奧地利攻讀博士學位時,
03:28
my colleagues同事 and I rediscovered重新發現
73
196833
2101
我和我的同事重新發現了
03:30
what is likely容易 one of the very first
publications出版物 on artificial人造 muscle肌肉,
74
198958
4143
一篇人造肌肉的文章,
可能是最早刊出的這類文章,
03:35
published發表 in 1880.
75
203125
1851
出版年是 1880 年。
03:37
"On the shape形狀 and volume changes變化
of dielectric介質 bodies身體
76
205000
3143
「電力如何造成誘電性身體的
形狀和大小改變」,
03:40
caused造成 by electricity電力,"
77
208167
1517
03:41
published發表 by German德語 physicist物理學家
Wilhelm威廉ntgen倫琴.
78
209708
3101
作者是德國物理學家威廉倫琴。
03:44
Most of you know him
as the discoverer發現者 of the X-rayX-射線.
79
212833
3042
大部分的人聽過他,
是因為他發現了 X 光。
03:49
Following以下 his instructions說明,
we used a pair of needles.
80
217292
2559
我們遵循他的指示,
用了一對針頭。
03:51
We connected連接的 it to a high-voltage高壓 source資源,
81
219875
1954
將針頭連結到高電壓的電源,
03:53
and we placed放置 it near
a transparent透明 piece of rubber橡膠
82
221833
2476
把它放置在透明橡膠的旁邊,
03:56
that was prestretched預拉伸
onto a plastic塑料 frame.
83
224313
2084
它已先被拉伸並固定在塑膠框上。
03:59
When we switched交換的 on the voltage電壓,
84
227333
1685
當我們打開電源,
04:01
the rubber橡膠 deformed變形,
85
229042
1309
橡膠就變形了,
04:02
and just like our biceps二 頭 肌 flexes彎曲 our arm,
86
230375
3184
就像我們手臂上的
二頭肌收縮屈曲,
04:05
the rubber橡膠 flexed彎曲 the plastic塑料 frame.
87
233583
2643
橡膠會讓塑膠框收縮。
04:08
It looks容貌 like magic魔法.
88
236250
1309
很像魔術。針頭甚至
還沒有接觸到橡膠。
04:09
The needles don't even touch觸摸 the rubber橡膠.
89
237583
2351
04:11
Now, having two such這樣 needles
is not a practical實際的 way
90
239958
2518
用兩根這種針頭來操作人造肌肉,
04:14
of operating操作 artificial人造 muscles肌肉,
91
242500
2143
並不是很實際的方法,
04:16
but this amazing驚人 experiment實驗
got me hooked迷上 on the topic話題.
92
244667
3142
但這次很不可思議的實驗,
讓我迷上了這個主題。
04:19
I wanted to create創建 new ways方法
to build建立 artificial人造 muscles肌肉
93
247833
3018
我想要創造出新的方法,
來打造人造肌肉,
04:22
that would work well
for real-world真實世界 applications應用.
94
250875
2809
且能夠應用到真實世界上。
04:25
For the next下一個 years年份, I worked工作
on a number of different不同 technologies技術
95
253708
3726
接下來的數年間,
我嘗試了數種不同的技術,
04:29
that all showed顯示 promise諾言,
96
257458
1309
全都看來有希望,
04:30
but they all had remaining其餘 challenges挑戰
that are hard to overcome克服.
97
258791
3042
但也都有一些難以克服的困難。
04:34
In 2015,
98
262833
1601
2015 年,
04:36
when I started開始 my own擁有 lab實驗室 at CUCU Boulder漂礫,
99
264458
2393
我在科羅拉多大學波德分校
有了自己的實驗室,
04:38
I wanted to try an entirely完全 new idea理念.
100
266875
2226
我想要嘗試一個全新的點子。
04:41
I wanted to combine結合
the high speed速度 and efficiency效率
101
269125
2893
我想要把電力驅動促動器的
04:44
of electrically driven驅動 actuators執行器
102
272042
1976
高速度和高效率
04:46
with the versatility多功能性
of soft柔軟的, fluidic流體 actuators執行器.
103
274042
2750
和軟性流體促動器的
多功能性結合。
04:49
Therefore因此, I thought,
104
277458
1310
因此,我心想,
04:50
maybe I can try using運用
really old science科學 in a new way.
105
278792
3351
也許我可以嘗試用新的方法
來使用非常舊的科學。
04:54
The diagram you see here
106
282167
1767
這張圖上所呈現的
04:55
shows節目 an effect影響 called Maxwell麥克斯韋 stress強調.
107
283958
2560
是所謂的馬克士威應力張量。
04:58
When you take two metal金屬 plates
108
286542
1476
拿兩片金屬板,
05:00
and place地點 them in a container容器
filled填充 with oil,
109
288042
2184
把它們放在一個裝滿油的容器中,
05:02
and then switch開關 on a voltage電壓,
110
290250
1643
接著開啟電壓,
05:03
the Maxwell麥克斯韋 stress強調 forces軍隊 the oil
up in between之間 the two plates,
111
291917
3934
馬克士威應力張量就會迫使油
向上跑到兩片板子中間,
05:07
and that's what you see here.
112
295875
1476
像圖上這樣子。
05:09
So the key idea理念 was,
113
297375
1351
關鍵的想法是,
05:10
can we use this effect影響 to push around oil
114
298750
2934
我們能否在軟性、
可伸縮的結構中,
05:13
contained in soft柔軟的 stretchy有彈性 structures結構?
115
301708
2810
利用這種效應來推動油?
05:16
And indeed確實, this worked工作 surprisingly出奇 well,
116
304542
2351
的確可以,結果非常成功,
05:18
quite相當 honestly老老實實,
much better than I expected預期.
117
306917
2684
老實說,比我預期的還要好很多。
05:21
Together一起 with my
outstanding優秀 team球隊 of students學生們,
118
309625
2184
我和我一群出色的學生
05:23
we used this idea理念 as a starting開始 point
119
311833
1893
用這個想法當作起始點,
05:25
to develop發展 a new technology技術
called HASEL哈塞爾 artificial人造 muscles肌肉.
120
313750
4143
來開發一種新技術,
叫做 HASEL 人造肌肉。
05:29
HASELs哈耶爾 are gentle溫和 enough足夠
to pick up a raspberry覆盆子
121
317917
3101
HASEL 很溫柔,
可以完好地拿起覆盆子,
05:33
without damaging有害 it.
122
321042
1291
不會損傷它。
05:36
They can expand擴大 and contract合同
like real真實 muscle肌肉.
123
324542
3208
它們可以像真實肌肉
一樣延展和收縮。
05:41
And they can be operated操作
faster更快 than the real真實 thing.
124
329625
2458
且它們動作的速度
會比真實肌肉快。
05:44
They can also be scaled縮放 up
to deliver交付 large forces軍隊.
125
332958
2643
也可以把它們再強化,
來發出很大的力量。
05:47
Here you see them lifting吊裝
a gallon加侖 filled填充 with water.
126
335625
3351
在這裡可以看見
它們舉起一加侖的水。
05:51
They can be used to drive駕駛 a robotic機器人 arm,
127
339000
1934
它們可以用來驅動機械手臂,
05:52
and they can even
self-sense自我感覺 their position位置.
128
340958
2084
它們甚至可以感覺到自己的位置。
05:57
HASELs哈耶爾 can be used
for very precise精確 movement運動,
129
345292
2708
HASEL 可以用來
做非常精準的動作,
06:01
but they can also deliver交付
very fluidic流體, muscle-like肌樣 movement運動
130
349292
2851
但它們也能做出非常流暢、
類似肌肉的動作,
06:04
and bursts連發 of power功率
to shoot射擊 up a ball into the air空氣.
131
352167
2875
還能爆發出力量,將球丟向空中。
06:09
When submerged in oil,
132
357375
1583
浸入油裡面之後,
06:12
HASEL哈塞爾 artificial人造 muscles肌肉
can be made製作 invisible無形.
133
360667
3541
就看不見 HASEL 人造肌肉了。
06:19
So how do HASEL哈塞爾 artificial人造 muscles肌肉 work?
134
367875
1917
所以,HASEL 人造肌肉怎麼運作?
06:22
You might威力 be surprised詫異.
135
370542
1684
你們可能會很驚訝。
06:24
They're based基於 on very inexpensive便宜,
easily容易 available可得到 materials物料.
136
372250
3184
它們所使用的材料
一點也不貴,且很容易取得。
06:27
You can even try, and I recommend推薦 it,
137
375458
2268
我建議你們可以在家
試試主要的原理。
06:29
the main主要 principle原理 at home.
138
377750
1333
06:31
Take a few少數 Ziploc保鮮袋 bags包裝袋
and fill them with olive橄欖 oil.
139
379875
2768
拿幾個密封塑膠袋,裝滿橄欖油。
06:34
Try to push out air空氣 bubbles泡泡
as much as you can.
140
382667
2208
盡可能把氣泡擠出去。
06:37
Now take a glass玻璃 plate盤子
and place地點 it on one side of the bag.
141
385583
3101
拿一個玻璃盤子,
放在袋子的一側。
06:40
When you press down,
you see the bag contract合同.
142
388708
2209
向下壓時,你會看到袋子收縮。
06:43
Now the amount of contraction收縮
is easy簡單 to control控制.
143
391792
2666
收縮的大小很容易控制。
06:47
When you take a small weight重量,
you get a small contraction收縮.
144
395167
2809
用輕的重量去壓,
就會產生些微的收縮。
06:50
With a medium weight重量,
we get a medium contraction收縮.
145
398000
3125
用中等的重量去壓,
就會產生中等的收縮。
06:54
And with a large weight重量,
you get a large contraction收縮.
146
402125
2893
用重的重量去壓,
就會產生極大的收縮。
06:57
Now for HASELs哈耶爾, the only change更改
is to replace更換 the force of your hand
147
405042
3434
HASEL 唯一的差別
就是用電力來取代
07:00
or the weight重量 with an electrical電動 force.
148
408500
3018
手的力量或是重量。
07:03
HASEL哈塞爾 stands站立 for "hydraulically液壓 amplified放大
self-healing自愈 electrostatic靜電的 actuators執行器."
149
411542
5351
HASEL 是「透過水壓來擴大的
自我治癒靜電促動器」的縮寫。
07:08
Here you see a geometry幾何
called Peano-HASEL皮諾-哈塞爾 actuators執行器,
150
416917
3184
各位看到的這個幾何形狀叫做
皮亞諾-HASEL 促動器,
07:12
one of many許多 possible可能 designs設計.
151
420125
2292
是許多可能的設計之一。
07:15
Again, you take a flexible靈活 polymer聚合物
such這樣 as our Ziploc保鮮袋 bag,
152
423083
3601
同樣的,可以用柔韌的聚合物,
比如密封塑膠袋,
07:18
you fill it with an insulating絕緣 liquid液體,
such這樣 as olive橄欖 oil,
153
426708
2935
裝滿絕緣的液體,比如橄欖油,
07:21
and now, instead代替 of the glass玻璃 plate盤子,
154
429667
1767
這次,不用玻璃盤,
07:23
you place地點 an electrical電動 conductor導體
on one side of the pouch.
155
431458
2792
改用電導體,放在袋子的一側。
07:26
To create創建 something
that looks容貌 more like a muscle肌肉 fiber纖維,
156
434958
2643
創造出看起來像是
肌肉纖維的東西,
07:29
you can connect a few少數 pouches together一起
157
437625
1976
可以把幾個袋子連接在一起,
07:31
and attached a weight重量 on one side.
158
439625
2143
在一端加上重量。
07:33
Next下一個, we apply應用 voltage電壓.
159
441792
1375
接著,加上電壓。
07:36
Now, the electric電動 field領域
starts啟動 acting演戲 on the liquid液體.
160
444083
3310
電場現在開始影響到液體。
07:39
It displaces位移 the liquid液體,
161
447417
1684
它會移開液體,
07:41
and it forces軍隊 the muscle肌肉 to contract合同.
162
449125
2000
並會強迫肌肉收縮。
07:44
Here you see a completed完成
Peano-HASEL皮諾-哈塞爾 actuator執行器
163
452708
2476
各位在這裡看到的是完成的
皮亞諾-HASEL 促動器,
07:47
and how it expands展開 and contracts合同
when voltage電壓 is applied應用的.
164
455208
3893
以及在加上電壓之後
它會如何延展和收縮。
07:51
Viewed from the side,
165
459125
1309
從側面看,
07:52
you can really see those pouches
take a more cylindrical圓柱形 shape形狀,
166
460458
3226
可以看到這些袋子的形狀
變成比較像是圓柱狀,
07:55
such這樣 as we saw with the Ziploc保鮮袋 bags包裝袋.
167
463708
1792
像剛才看到的密封塑膠袋一樣。
07:58
We can also place地點 a few少數
such這樣 muscle肌肉 fibers纖維 next下一個 to each other
168
466500
3226
我們也可以把幾條
肌肉纖維排在一起,
08:01
to create創建 something that looks容貌
even more like a muscle肌肉
169
469750
2559
創造出更像肌肉的東西,
能夠在橫斷面上收縮和延展。
08:04
that also contracts合同 and expands展開
in cross交叉 section部分.
170
472333
2435
08:06
These HASELs哈耶爾 here are lifting吊裝 a weight重量
that's about 200 times heavier較重
171
474792
3351
這些 HASEL 所舉起的重量,
比它們自身的重量還要重兩百倍。
08:10
than their own擁有 weight重量.
172
478167
1291
08:12
Here you see one of our newest最新 designs設計,
called quadrant象限 donut甜甜圈 HASELs哈耶爾
173
480667
3476
這是我們的最新設計之一,
叫做四分之一甜甜圈 HASEL,
08:16
and how they expand擴大 and contract合同.
174
484167
1601
它們在延展和收縮。
08:17
They can be operated操作 incredibly令人難以置信 fast快速,
reaching到達 superhuman超人 speeds速度.
175
485792
3083
它們可以動得非常快速,
達到超人的速度。
08:23
They are even powerful強大 enough足夠
to jump off the ground地面.
176
491333
2976
它們甚至強到可以跳離地面。
08:26
(Laughter笑聲)
177
494333
1334
(笑聲)
08:28
Overall總體, HASELs哈耶爾 show顯示 promise諾言
to become成為 the first technology技術
178
496917
3517
總的來說,HASEL 的前景看好,
很可能成為第一種能夠
08:32
that matches火柴 or exceeds超過 the performance性能
of biological生物 muscle肌肉
179
500458
3518
匹敵或超越生物肌肉表現的技術,
08:36
while being存在 compatible兼容
with large-scale大規模 manufacturing製造業.
180
504000
3143
且它還可以大規模生產。
08:39
This is also a very young年輕 technology技術.
We are just getting得到 started開始.
181
507167
3142
這種技術還很新,我們才剛起步。
08:42
We have many許多 ideas思路 how to
drastically大幅 improve提高 performance性能,
182
510333
2768
我們有很多如何
大幅改善性能的點子,
08:45
using運用 new materials物料 and new designs設計
to reach達到 a level水平 of performance性能
183
513125
3851
包括用新材料以及新設計,
來達到更高的性能,
08:49
beyond biological生物 muscle肌肉 and also beyond
traditional傳統 rigid死板 electric電動 motors馬達.
184
517000
4332
超越生物肌肉,也超越
傳統的剛性電動馬達。
08:54
Moving移動 towards more complex複雜 designs設計
of HASEL哈塞爾 for bio-inspired仿生 robotics機器人,
185
522250
3393
接著是更複雜的設計,靈感來自
生物的機器人學所用的 HASEL,
08:57
here you see our artificial人造 scorpion
186
525667
1767
這個是我們的人造蝎子,
08:59
that can use its tail尾巴 to hunt打獵 prey獵物,
187
527458
1726
能用尾巴來捕食獵物,
09:01
in this case案件, a rubber橡膠 balloon氣球.
188
529208
1518
這裡的獵物是橡皮氣球。
09:02
(Laughter笑聲)
189
530750
1643
(笑聲)
09:04
Going back to our initial初始 inspiration靈感,
190
532417
2101
回到我們初始的靈感,
09:06
the versatility多功能性 of octopus章魚 arms武器
and elephant trunks樹幹,
191
534542
2809
章魚手臂的變化性
以及大象的鼻子,
09:09
we are now able能夠 to build建立
soft柔軟的 continuum連續 actuators執行器
192
537375
2768
現在,我們能夠打造出
軟性連續促動器,
09:12
that come closer接近 and closer接近
to the capabilities功能 of the real真實 thing.
193
540167
3125
越來越接近真實肌肉的能力。
09:17
I am most excited興奮
about the practical實際的 applications應用
194
545833
2893
最讓我感到興奮的是
HASEL 人造肌肉的實際應用。
09:20
of HASEL哈塞爾 artificial人造 muscles肌肉.
195
548750
1809
09:22
They'll他們會 enable啟用 soft柔軟的 robotic機器人 devices設備
196
550583
2393
有了它,就可以做出
能夠改善生活品質的
軟性機器人裝置。
09:25
that can improve提高 the quality質量 of life.
197
553000
2351
09:27
Soft柔軟的 robotics機器人 will enable啟用 a new generation
of more lifelike逼真 prosthetics假肢
198
555375
3809
軟性機器人學讓更逼真的
新世代義肢成為可能,
09:31
for people who have lost丟失
parts部分 of their bodies身體.
199
559208
2226
能用來協助失去某些身體部位的人。
09:33
Here you see some HASELs哈耶爾 in my lab實驗室,
200
561458
1810
這是我實驗室中的 HASEL,
09:35
early testing測試,
driving主動 a prosthetic假肢 finger手指.
201
563292
2583
早期的測試,驅動的是義肢手指。
09:39
One day, we may可能 even merge合併
our bodies身體 with robotic機器人 parts部分.
202
567542
3875
將來,我們甚至可以
將我們的身體和機器部位結合。
09:45
I know that sounds聲音 very scary害怕 at first.
203
573125
2125
我知道一開始聽起來是挺可怕的。
09:48
But when I think about my grandparents祖父母
204
576917
1851
但,當我想到我的祖父母,
09:50
and the way they become成為
more dependent依賴的 on others其他
205
578792
2934
想到他們變得越來越依賴其他人,
09:53
to perform演出 simple簡單 everyday每天 tasks任務
such這樣 as using運用 the restroom衛生間 alone單獨,
206
581750
4101
即使簡單的日常小事也要別人幫忙,
比如他們無法獨自上廁所,
09:57
they often經常 feel like
they're becoming變得 a burden負擔.
207
585875
2208
他們總覺得自己成為別人的負擔。
10:00
With soft柔軟的 robotics機器人, we will be able能夠
to enhance提高 and restore恢復
208
588958
3268
有了軟性機器人學,
我們將可以強化和恢復
敏捷度和靈巧度,
10:04
agility敏捷 and dexterity靈巧,
209
592250
1601
10:05
and thereby從而 help older舊的 people
maintain保持 autonomy自治
210
593875
2893
這麼一來,就可以協助老人
在人生中保有更長時間的自主能力。
10:08
for longer parts部分 of their lives生活.
211
596792
2267
10:11
Maybe we can call that
"robotics機器人 for antiaging抗衰老"
212
599083
2500
也許我們可以稱之為
「抗老化機器人學」,
10:15
or even a next下一個 stage階段 of human人的 evolution演化.
213
603000
2458
或甚至人類演化的下一階段。
10:19
Unlike不像 their traditional傳統
rigid死板 counterparts同行,
214
607083
2851
和傳統僵硬的機器人不同,
10:21
soft柔軟的 life-like逼真 robots機器人 will safely安然 operate操作
near people and help us at home.
215
609958
4875
軟性逼真的機器人能夠
在人類周圍安全地運作,
並在家中協助人類。
10:27
Soft柔軟的 robotics機器人 is a very young年輕 field領域.
We're just getting得到 started開始.
216
615667
3392
軟性機器人學還是個很新的領域。
我們才剛起步。
10:31
I hope希望 that many許多 young年輕 people
from many許多 different不同 backgrounds背景
217
619083
3101
我希望許多不同背景的年輕人
能加入這趟讓人興奮的旅程,
10:34
join加入 us on this exciting扣人心弦 journey旅程
218
622208
1851
10:36
and help shape形狀 the future未來 of robotics機器人
219
624083
2143
利用來自大自然的靈感,
10:38
by introducing引入 new concepts概念
inspired啟發 by nature性質.
220
626250
2583
帶入新觀念,協助塑造
機器人學的未來。
10:42
If we do this right,
221
630708
1601
如果我們能把這件事做對,
10:44
we can improve提高 the quality質量 of life
222
632333
1768
就能改善生活的品質,造福眾人。
10:46
for all of us.
223
634125
1309
10:47
Thank you.
224
635458
1268
謝謝。
10:48
(Applause掌聲)
225
636750
4167
(掌聲)
Translated by Lilian Chiu
Reviewed by Amanda Zhu

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots.

Why you should listen

Robots today rely on rigid components and electric motors that use metal and magnets, making them heavy, unsafe near humans, expensive and ill-suited for unpredictable environments. Nature, in contrast, makes extensive use of soft materials such as muscles and skin and has produced organisms that drastically outperform robots in terms of agility, dexterity and adaptability. Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, using an interdisciplinary approach that synergizes concepts from soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to introduce intelligent materials systems for a new generation of life-like robots.

A major theme of Keplinger's research is the development of new classes of actuators -- a key component of all robotic systems -- that replicate the sweeping success of biological muscle, a masterpiece of evolution. He is the principal inventor of HASEL artificial muscles, a new class of high-performance muscle-mimetic actuators for use in next-generation robots that replicate the vast capabilities of biological systems. In 2018 he cofounded Artimus Robotics to commercialize the technology.

Originally from Austria, Keplinger studied physics at the Johannes Kepler University Linz before moving to the US to research mechanics and chemistry at Harvard. He is an assistant professor of mechanical engineering and a fellow of the Materials Science and Engineering Program at the University of Colorado Boulder, where he leads a highly interdisciplinary research group that works on soft robotics, energy harvesting and functional polymers. His work has been published in Science Magazine, among others, and highlighted in popular outlets such as National Geographic. Keplinger he has received prestigious awards including a 2017 Packard Fellowship for Science and Engineering.

More profile about the speaker
Christoph Keplinger | Speaker | TED.com